Yhtälö ruokasoodan ja etikan reaktiolle

Ruokasoodan ja etikan välistä reaktiota käytetään usein erilaisissa kodin kemian projekteissa, kuten mallitulivuorissa ja aktiivisena komponenttina monissa sammuttimissa.

Tämä reaktio havainnollistaa kaasun muodostumista kemiallisessa reaktiossa. Sen avulla voimme myös tarkkailla kaasujen tiheyseron vaikutusta, koska päätellään, että syntyvä kaasu on ilmaa raskaampaa. Toisaalta se on näkyvä esimerkki happo-emäs-neutralointireaktiosta.

Mikä on ruokasoodaa?

Natriumbikarbonaatti on suola, jonka kaava on _NaHC03 . _{Se on hiilihapon (H 2} CO ₃ ) konjugaattiemäksen natriumsuola . Koska bikarbonaatti on heikko happo, se on heikko emäs. Samaan aikaan, koska hiilihappoa käsitellään diproottisena happona (kahdella protonilla), bikarbonaatissa on edelleen ionisoituvaa vetyä, mikä tekee siitä myös heikon hapon. Tämä samanaikaisesti emäksinen ja hapan luonne tekee siitä amfoteerisen yhdisteen, joka voi reagoida sekä happojen että emästen kanssa; vesiliuoksessa kuitenkin emäksinen luonne vallitsee, jolloin muodostuu alkalinen liuos.

Ruokasooda on vahva, vesiliukoinen elektrolyytti, kuten kaikki natriumsuolat. Tämä tarkoittaa, että natriumbikarbonaatin vesiliuos sisältää itse asiassa dissosioituneita natriumioneja ja bikarbonaatti-ioneja:

Vesiliuoksessa oleva bikarbonaatti-ioni reagoi sitten veden kanssa muodostaen kaksi toisiinsa liittyvää kemiallista tasapainoa:

Kun natriumbikarbonaattiliuos reagoi hapon kanssa, se käyttäytyy kuin emäs ja vangitsee protonin. Kun se reagoi riittävän vahvan emäksen kanssa, se toimii kuin happo, luovuttaen toisen protoninsa ja muuttuen kaksiemäksiseksi hiili-ioniksi.

Hiilihappo on hiilen happihappo, jonka valenssi on IV, ja sellaisenaan se ei ole stabiili vesiliuoksessa. Tästä syystä se erottuu nopeasti vastaavaksi anhydridiksi eli kaasumaiseksi hiilidioksidiksi ja vedeksi. Siten sen sijaan, että bikarbonaatti olisi tasapainossa hiilihapon kanssa, se on itse asiassa tasapainossa ilmakehän hiilidioksidikaasun kanssa.

Mikä on etikka?

Keittiössä käyttämämme etikka vastaa etikkahapon tai etaanihapon vesiliuosta. Tämä on heikko monoproottinen orgaaninen happo, jonka kaava on _CH3COOH . Huolimatta siitä, että sen rakenteessa on 4 vetyä, vain karboksyyliryhmän vety, -COOH, on ionisoituva, koska muut kolme vetyä ovat vahvasti kiinnittyneet hiiliatomiin.

Etikkahappoa esitetään suuressa osassa kirjallisuutta lyhennetyssä muodossa nimellä HAc, jossa H edustaa ionisoituvaa vetyä ja Ac edustaa etikkahapon konjugaattiemästä eli asetaatti-ionia. Veteen liuotettuna etikkahappo reagoi veden kanssa muodostaen hydroniumioneja:

tai vaihtoehtoisesti

Etikkahapon happamuusvakio on 1,75,10 ^-5 , ja useimmissa kaupallisen etikan esitysmuodoissa, erityisesti tislatusta alkoholista valmistetussa valkoviinietikassa, sen pitoisuus on noin 5 % m/V. Näiden kahden tiedon perusteella voidaan varmistaa, että etikan pH on noin 2,42, mikä tekee siitä huomattavasti hapan liuoksen.

Miten ruokasooda ja etikka reagoivat?

Kuten olemme jo nähneet, etikka on hapan liuos, joten kun se sekoitetaan natriumbikarbonaattiin, joka on amfoteerinen suola, se toimii emäksenä neutraloimalla hapon ja muuttuen hiilihapoksi. Tämä hajoaa välittömästi hiilidioksidikaasuksi, joka vapautuu liuoksesta suuren määrän kuplia tai poreilevana.

Jos alkuperäiseen liuokseen lisätään myös saippuaa, shampoota tai muuta pinta-aktiivista ainetta, muodostunut kaasu jää saippuakuplien sisään muodostaen vaahdon, joka nousee nopeasti astian seinämiä pitkin. Tämä on kemiallisten tulivuorten toimintaperiaate, joita esiintyy kaikkialla useimmissa peruskoulun ja lukion tiedemessuilla.

Ruokasoodan ja etikan välisen reaktion yhtälö

Nyt kun tiedämme, mistä ruokasooda ja etikka on valmistettu, voimme paremmin ymmärtää, kuinka kahden reagoivan aineen välinen reaktio tapahtuu. Tämä on happo-emäsneutralointi, jossa etikan etikkahappo neutraloidaan ruokasoodan bikarbonaatti-ioneilla. Kokonaisreaktio on yhdistelmä seuraavista yksittäisistä reaktioista:

Natrium- ja asetaatti-ionit, jotka jäävät liuokseen reaktion lopussa, eivät ole muuta kuin natriumasetaatin dissosioitunut muoto, joka on vahva elektrolyytti. Toisin sanoen sama yhtälö voidaan kirjoittaa tiivistetymmässä muodossa seuraavasti:

Hiilidioksidin vasemmalla puolella oleva ylänuoli osoittaa, että CO ₂ vapautuu kaasuna.

Viitteet

American Chemical Society. (2021). Kemiallisessa reaktiossa olevien tuotteiden määrän valvonta . American Chemical Society. https://www.middleschoolchemistry.com/espanol/capitulo6/leccion2/

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. ^painos ). McGraw-Hill koulutus.

Kouluttaa. (2015, 18. toukokuuta). Kokeilut keittiössä: kemialliset reaktiot . Kouluttaa. https://www.educ.ar/recursos/90200/experimentos-en-la-cocina-reacciones-quimicas

Sammutin – Low-tech Lab . (2017). Low-Tech Lab. https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Extincteur/es

Hernández, ME, Ángeles, Y. ja Meza, T. (2009). Etikkahapon määritys kaupallisesta etikasta otetusta näytteestä . Kemiantekniikka – BUAP. http://www.ingenieriaquimica.buap.mx/SGC/ANALISIS/Documentos/analisis/QUIMICA%20ANALITICA/ACT-TE-INQM%2013-09.pdf

Happamuusvakio Ka . (2015, 2. lokakuuta). Químicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/la-constante-de-acidez.html

Mitä happamassa soodasammuttimessa on? Kuinka se toimii? (2021, 2. lokakuuta). Manuales.com. https://www.e-manuales.com/que-contiene-el-extintor-de-incendios-de-soda-acida-how-it-funciona/